LES BASES SCIENTIFIQUES DE LA DÉTERMINATION DE L’ACIDITÉ DES CASÉINES

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Submitted on 1 Jan 1929

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LES BASES SCIENTIFIQUES DE LA

DÉTERMINATION DE L’ACIDITÉ DES CASÉINES

M. Ch. Porcher, Mlle J. Brigando

To cite this version:

M. Ch. Porcher, Mlle J. Brigando. LES BASES SCIENTIFIQUES DE LA DÉTERMINATION DE

L’ACIDITÉ DES CASÉINES. Le Lait, INRA Editions, 1929, 9 (82), pp.135-140. �hal-00894943�

de la matière grasse a été présentée et 'on hi trouvera plus loin, ainsi qu'une partie de la note deM. Choll t relative' au dosage de l'humidité, des cendres et de la matière grasse qui rappelle, les méthodes publiées en 1909 par la Revue Générale du

io«.

Comme la question est d'un réel Intérêt, nous publions également un travail de M. A. Tapernoux sur l'analyse des caséines industrielles.

Ch. POR~~ER (1).

LES BASES SCIENTIFIQUES DI;::LA DÉ'TÈRM INATION 'DE L'ACIDITÉ DES CASÉINES

M. Ch. PORCHÉR et Mlle J. ^BRIGANDO

Profeasour à l'Ecole V étérin .ire de Lyon

Préparàtrice à l'Institut des 'Recherches agronomique

Quand on lit ce qui a été 'éJrit sur I'analyse des caséines, que ce soit dans des communications ou des rapports insérés dans les Comptes- rendus dé Congrès ou dans les ouvrages, .récents ou non, on est sur- p is de la confusion qui est trop sou vent faite entre la caséine acide et la caséine-présure.

Les auteurs' sont amenés à établir des différences qui ne sont pas ,sans s'imposer, mais il ne semble pas toujours que celles-ci soient expliquées à leur tour par ladifféren Je profonde des processus .qui inter- viennent dans la fabrication de ces deux caséines et par le jeu des con- bingênces qui en entourent le développement.

J9ans la conférence que l'un de nous a faite en 1927 à la Société de Ohim~e Industrielle, ces conting.e'nJes ont été relevées. Elles t.iennent à la frâîcheur ou à I'aoiditédu lait., à la rap.dité ou la lenteur avec laquelle l'emprésurage ou la précipitation acide de la caséine ont été effectués, au soin que l'on apporte lors du rompage quand ily a coagulation en bloc, lors du brassage quand il s'agit dacidificat.ion provoquée, à la température à laquelle s'effectue la précipitation de la caséine acide, au , chauffage du grain, etc.

'Aujourd'hui, notre intention est de faire comprendre certaines des particularités de l'analyse des caséines, mais, pO'.lrce.i.ilimporte d'abord d . savoir théoriquement ce que sont lacaséine acide et la caséine-présure et d'examiner' ensuite, dans l'obtention de l'une et de l'autre, le jeude J'acidité. '

:Ba. question qui a été posée au Oonqrèe de l'Avancement des Sciences à 'la Rochelle .vise uniquement l'analyse des caséines industrielles; 11ne

(I)Wu l'abondance des manières. ce numéro ne comprendra que la moitié,onviron de 1

.docuïhents cités ci-dessus.

DE LA DÉTERMINATION DE L'ACIDITÉ DES CASÉINES

saurait donc s'agir de caséines préparées au laboratoire. Mais, encore une fois, il est indispensable d'étudier dans le détail les processus qui interviennent pour nous expliquer les différences profondes' que l'analyse nous apporte. Pourquoi ces' différences et comment sont-elles?

Voilà toute la question. •

La.caséine acide peut être obtenue avec des laits qui ne sont pas léfrais )), voulant dire par là" au' point de vue industriel, que les laits travaillés sont déjà acides, c'est-à-dire le siège d'une fermentation lactique en train de se développer. La préparation ne consistera qu'à laisser s'exagérer cette acidité, amorcée par lés -ferments lactiques, jusqu'au point où l'on obtient la précipitation de la·caséine.'

A priori, le fait pour l'industriel qui prépare de la caséine acide.r-s- qu'elle soit d'acidification spontanée (caséine lactique) ou d'acidification provoquée par l'acide acétique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique.

etc. ,- de travailler sur un lait déjà fortement acide est sans inconvénient, La caséine se trouve dans le 'lait sous forme de caséinate de calcium' associé à des phosphates bi- et triealciques. L'acide lactique dont le taux va graduellement en augmentant solubilise les phosphates inso- lubles decalcium sous forme de phosphate monocalciqueet entreprend la décalcification du caséinate. Théoriquement, nous aurons à la fin, à côté de la solubilisation totale des phosphates de 'calcium, une précipi- tation de caséine pure. En fait, les choses sont moins simp es que cela et pour le comprendre, nous de'vons faire intervenir la notion du point isoélectrique de la caséine lequel se traduit par un pH

=

4,6 - 4,7. A ce point, la caséine n'est combinée ni aux acides ni au?Cbases, élle est théoriquement pure, sans aucune charge saline ..Mais avant d'y arriver, alors que le pH n'est encore que de 5,2 - 5,3 environ, nous obtenons . par acidification du lait un précipité dont la nature est aujourd'hui fixée.

Tous les auteurs qui, à la lumière des données nouvelles sur l'acidité actuelle, ont cherché à examiner de près les conditions de la coagulation acide du lait, qu'il s'agisse encore une fois' de coagulation spontanée ou de précipitation provoquée par un apport acide, ont constaté que lorsque le premier précipité se forme, le pH de là liqueur

=

5,2 - 5,3.

Cosmovici signale le fait, et nous-mêmes l'avions noté dans notre labo- ratoire, il Y a plusieurs années déjà. Il correspond à un caséinate très fortement dé calcifié, dont la quantité de CaO pour 1 gr. de caséine répond à 11,25 X 10·s

Pa

L~L. van Slyke et A.W. Bosworth, en effet, ont noté, avec d'autres' d'ailleurs, que la caséine est susceptible de donner de nombreux sels calciques, et que leur solubilité dans .I'eau sous forme micellaire n'est acquise que pour une certaine quantité de chaux dans lecaséinate (22,50 X 10.^{5 ~} pour 1 gr. de caséine); en dessous de cette quantité.de caséinate est insoluble.

Sans se demander ce que peut valoir la terminologie de Van Slyke

135

•

c

et Bosworth qui reconnaissent des caséinates mono-, bi-, tétra-, etc ...

calciques, retenons que le caséinate dit monocaléique dont le pH =

5,2 c....:...- 5,3 est insoluble dans l'eau.

Par conséquent, quand nous acidifions le l~it avec précaution, lente- ment- t en agitant vigoureusement, ou quand le lait s'acidifie spontané- ment, le premier précipité qui se forme n'est pas de la caséine théori- quement pure. C'est encore un caséinate calcique, Lorsque nous agiterons la masse en la chauffant, nous exagèrerons l'acidité du milieu, parce que nous favoriserons la dissociation des molécules 'acides et parallèle- ment la libération de nouveaux ions H. Ce faisant, nous tendonsà décal- cifier encore le caséinate mono-calcique qui a 'précipité; mais, il n'est pas toujours certain que nous yarrivions entièrement. Nous yparvien- drons si nous laissons la fermentation lactique se parfaire et se rapprocher parsoTI: pH du point isoélectrique de la caséine 4,6 - 4,7; et dans le cas des caséines d'acidification provoquée, si l'apport acide va jusqu'à

ce pH. \

Si "l'on ne prend pas cette précaution, si allant trop vite, on brise le caillé lactique trop tôt, alors que le pH 4,6 est 'loin d'être atteint, nous obtiendrons bien une caséine industrielle, mais elle sera chargée de chaux, puisque c'est plutôt un caséinate monocalcique que nous aurons préparé.

Et nous ne parlons pas pour l'instant dès sels que le produit fabriqué contiendra du fait que ses flocons auront occlus du sérum, et avec celui-ci, le~ matières minérales qu'il contenait. On n'attache peut- être pas assez d'importance, croyons-nous, à cet englobement pure- ment mécanique des sels du lait et de l'acide qui a servi' à la prépara- tion, au sein des flocons de'caséiTI:e. Et c'est justement l'examen atten- tif des 'contingences que nous relevions' au début de cette étude' qui nous a montré les' soins qu'il fallait prendre pour 'sé débarrasser des matières salines notablement entraînées avec la caséine toutes les fois que la précipitation est brutale, rapide, que le ronipage est mal fait, que le chauffage n'est pas effectué avec les précautions nécessaires. On com- prend, en effet, que des matières salines: chaux et acide phosphorique notamment, soient retenues à l'intérieur des flocons'; et un lavage ne les en débarrassera pas entièrement. Dans ces conditions, est-on en droit de dire 'que les matières salines trouvées ,à l'analyse appartien- nent en 'propre à là caséine et qu'elles. doivent figurer dans une : formule que l'on s'offorcorait de donner au produit f~briqué? Evi- demment non. Il ne, s'agit là qùe d'impuretés, mais impuretés qu'il fallait situer exactement pour en avoir la significatdon,

) , , .

[Ilest important dans la préparation de la caséine acide d'être ren- seigné sur l'acidité obtenue' à la fin de la précipitation, et c'est parce que les recherchesscientifiques ont montré tout l'intérêt qui s'attache à l'obtention du point isoélectrique lors de la préparation de la,caséine

DE LA DÉTERMINATION DE L'ACIDITÉ DES CASÉINES 137

acide que l'on a vu l'industrie s'efforcer d'utiliser une donnée aussi ..

précieuse,ee qui est d'ailleurs facile. Mais, encore une fois, arrive- rait-on au pH: 4,6·4,7; dans l'obtention de la caséine acide qu'on n'est pas assuré pour cela d'obtenir un produit toutà/fait pur et démi- néralisé. Dans la pratique, il n'est d'ailleurs pas possible d'obtenir une èaséine aussi peu chargée en matières minérales que celle que l'on pré-

pare au laboratoire avec beaucoup de, labeur.

, S'il faut tendre à un pH: 4,64,7, ilfaut parallèlement, s'assurer d'une bonne décalcification; un brassage vigoureux permet d'y tendre, et c'est dans ces conditions que la caséine obtenue sera peu minéra- lisée.

La caséine pure est une espèce chimique toujours identique à elle- même. Mais, en face d'elle, Se trouvent toutes les caséines acides du commerce dont la diversité, considérée uniquement au point .de -vue de leur charge saline, résulte de ce que l'industrie ne prend pas toujours les précautions nécessaires pour obtenir un bon produit.

Lacaséinè-'présureest tout autre. Elle l'est par la nature du processus qui conduit à son obtention et par certaines des contingences qui entou- rent celle-ci. Théoriquement, la caséine à la présure doit être préparée avec du lait frais ne possédant que son acidité normale-Bi nous partons d'un lait qui n'est pas frais, qui est entamé déjà par une fermentation lactique, le produit que nous obtiendrons participera, à la fois' de la caséine-présure et de· la caséine acide en se rapprochant d'autant plus de cette dernière que le lait originel était lui-même plus acide. Evidem- ment, l'acidité intervient sur l'emprésurage en le facilitant, mais c'est là une condition favorable qui ne doit-pas être prise en considération' pour la préparation' de la caséine-présure, alors qu'elle est, de toute importance pour la fabrication des fromages; mais c'est' qu'il s'agit ici de choses toutes différentes, et l'acidité acquise du lait, pour peu qu'elle soit accusée, est troublante, gênante pour l'obtention de produits neutres, , comme -Ia belle caséine-présure.

L'expression deneutre est ici tout. à fait adaptée, c~r lorsqu'on étudie ¹ théoriquement la préparation de la caséine-présure, on peut dire que ce q-ie l'on obtient est caractérisé par un pH très voisin de 7, c'est-à-dire de la neutralité réelle. Mais si théoriquement la caséine acide est dépour- vue de matières minérales', la caséine-présure doit posséder une charge saline bien déterminée.

L'étude synthétique du lait à laquelle nous nous sommes appliqués, depuis plusieurs années nou~ permet d(( comprendre 'ce qui se passe, .Iors de l'emprésurage et l'analyse des produits est d'a'ccord avec nos vues, Nos reche~ches nous ont ramenés à la' première conception de Hammar-

.

.

sten.

La présure transforme le caséinate de calcium en paracaséinate qui

\

\

précipite en entraînant avec lui, les phosphates de calcium insolubles.

La caséine-présure est en somme un mélange de paracaséinate calcique dont le. pHest. voisin de 7 et de phosphates calciques insolubles. Voilà pour le côté théorique: Mais les réserves que nous avons faites au sujet de la préparation

dé

lacaséine acide peuvent se répéter ici pour lacaséine- présure. n'est certain que lors du rompage du caillé, si toutes les précau- tions ne sonn.pas prises, si le chauffage est plus ou moins brusque, non grad rel, le grain d s la caséine va entraîner mécaniquement des sels du sérum qui vont se fixer sur la trame du flocon primitif et s'ajouter aux' matières minérales qui, régulièrement comme nous venons de le montrer tout à l'heure" apparbierment à la caséine-présure. .

Les calculs dans lesquels nous n'avons pas à entrer ici noùs montrent que les cendres de la caséine-présure, faites essentiellement de chaux et d-a.eide phosphorique représentent environ. 7,20-7,50

%

de la masse supposée anhydre .. Pour la caséine acide pure, ce devrait être 0

% ;

mais nous savons que les bonnes caséines acides contiennent toujours uri chiffre de matières minérales de 1,5~2

0/0'

quelquefois même plus.

A la faveur des développements dans lesquels nous sommes entrés tout à l'heure, ilva nous être facile, d'une part, de comprendre pourquoi lacaséine acide et lacaséine-présure n'ont pas la même acidité, et d'autre part, d'expliquer les différences que les diverses caésines commerciales

~ré3entent.

Il faut d'ab"ord s'entendre sur 'ce qu'on entend par acidité. Ici, ce n'est que d'acidité titrable dont il s'agit; elle est déterminée en prenant comme' révélateur la phtaléine du phénol.

1 Les recherches de nombreux auteurs ont montré que le nombre de cm³ de soude NilO' nécessaires pour dissoudre un gramme de caséine pure prép rrée au laboratoire, type essentiel de la caséine acide, de pH = 4~6,et amener le virage de la phénol-phtaléine au rouge est en chiffres rond de 9.

Le virage à la phtaléine du phénol se fait aux environs dé pH =

8,2-8,3. ' '

Si prenant 1 gramme de caséine, il faut, pour passer de pH

=

4,6 à pH

=

8,2-8,3, 9 cm³dj soude NilO, ,ce qui assure la solubilité de la caséine et le virage de J'indicateur coloré,pour 100 grammes,. il en faudra 903 cm^3. Si nJ:IS prenons la soude N/9' qui est celle qu'utilise Dornic pour le dosage de l'acidité titrable du lait, il ne faudra que 810 cm>, , Pi ces 810 cm^3, correspondent théoriquement 81° D. en acide lactique.

Par .suite, 100 grs dune caséine.qui serait absolument pure et anhydre auraient une a cid.té titrable correspondant à '8 gr., 10 d'acide lactique.

Remarquons qu'il s'agit là d'up.e convention.

Il est évident que si la caséine dont~on._a_..dét.exininé_l'acidité.n'est pas pure, si elle est chargée d'humidité, -elle en a ~oujours, - si elle

DE LÀ DÉTERMINATION DE L'ACIDITÉ' DES CASÉINES 139

contient des cendres, - et c'est toujours le cas, - elle doit avoir une acidité inférieure.

, \ .

Par conséquent si nous voulons. définir I'acidité de la caséine par titrirnétrie avec le plus d'exactitude possible, il importe de tenir compte, d'une part, de l'humidité et d'autre part, dè la charge saline, réelle impureté, c'est-à-dire de rapporter l'acidité au produit sec et déminé-

ralisé, .

Nous avons raisonné dans l'hypothèse où la caséine soumise à l'ana- lyse est pure', et ne possède aucune acidité résiduelle. Or, le fait est rare, . et pour les produits qui ne sont pasde premier choix, mal lavés.Tl ya toujours une acidité résiduelle faite d'acide lactique, s'il s'agit de caséine dacidiflca.tion spontanée, d'acide chlorhydrique, d'acide sulfurique, . d'acide acétique, s'il s'agit de caséines ¹préparées par précipitation

provoquée.

L'acidité résiduelle qui se superpose ainsi à l'acidité propre de la caséine telle que nous venons de la définir est facilement soluble dans l'eau. Elle passera dans la macération aqueuse de la caséine, cequi nous permettra sa recherche qualitative et son, dosage; nous saurons ainsi par quels procédés lacaséiue acide aura été préparée. Il, est évident qu'une caséine acide impure, très minéralisée, trop humide, qui serait chargée d'une forte acidité résiduelle aurait par titrimétrie une acidité exagérée qu'il" importerait de disséquer en acidité propre de la caséine et en acidité relevant de ntcide qui a servi à la préparationv.Cette dissection exige le dosage séparé de l'acidité^l de la macération aqueuse"

Mais on doit envisager le plus souvent que la oaséine' acide' commer- ciale a une acidité plus faible que l'acidité théorique.

En effet, il résulte des développements dans lesquels' nous sommes entrés; que si une caséine acide, lactique ou autre: chlorhydrique, sul- furique, etc. n'est pas' pure et que son impureté tienne, pour une part, à ce qu'elle renferme de la caséine partiellement salifiée, c'est-à-dire un caséinate de faiple charge calcique, il est certain que le pH du produit ne peut plus être 4,6-4,7. Il tend à se rapprocher dé 7, et par suite, la quantité de soude nécessaire, compte te,nu de l'humidité et de la charge saline, pour obtenir le virage de la phénol-phtaléine sera moindre et d'autant moindre que la caséine analysée sera plus chargée en .ma.tières minérales.

Poussons plus loin notre raisonnement ; il 'Va nous amener à com- prendre ce qu'ilfaut entendre par acidité de la caséine présure. Partons d'une 'caséine tellement salifiée par la chaux que son pH = 7 environ.

En fait, ce ne serait plus une éaséine, mais un caséinate que nous aurions, et pour aller du pH'= 7 qui est celui du paracaséinate dans la caséine- présure au pH = 8,2-8,3 qui répond au virage deIa rphénol-phtaléine, , ilnous faudra encore une certaine quantité de soude, mais certes, il

nous en faudra beaucoup moins qu'avec la caséine pure, moins égale- ' mentque si nous étions partis d'une caséine moins fortement salifiée par la chaux.

Voici quelques calculsintéressànts qui vont nous servir pour l'étude théorique de la détermination de J'acidité de la caséine-présure. Nous avons vu plus haut que 100 grammes de caséine pure ont une acidité correspondante en acide lactique à 8 gr., 10 vis à vis de la phénol-phta- léine. Si au lieu de partir de la caséine pure, nous partons d'une caséine partiellement salifiée, dont le pH

=

7; voyons ce qu'il faut de soude traduite en degrés D. pour obtenir le virage à la phénol-phtaléine, en d'autres termes, ce qu'ilen faut pour passer du pH:::::::7 au plI

= 8,2- 8,3.

Des recherches antérieures nous ont montré que 100 grammes de caséine pure exigent pour P sser de pH =4,6-4,7, point isoélectrique, au pH

=

7 environ, 'une quantité de soude correspondant à 600 D. La différence entre les 81⁰D. ci-dessus et ces 60⁰D. est de 21⁰D. Autrement dit, un caséinate de plf.

=

7 environ a une acidité titrimétrique corres- pondant à 2 gr., 10 d'acide lactique pour 100. Or, cette acidité traduit exactement l'acidité de la' caséine-présure. Une petite correction est cependant nécessaire, puisqu'il y a dans cette caséine-présure du phos- phate tricalcique qui n'est pas partie intervenante:

. Toutes les considérations qui précèdent, notamment celles qui sont relatives à 'la nature chimique de la caséine-présure nous permettent également de nous rendre compte de la différence de solubilité dans la soude des deux caésines. Quand nous partons de caeéine ipurevcaséine a:üde par conséquent, nous obtenons facilement sa solubilisation avec les quantités .de soude' indiquées plus haut. Mais si nous. avons de la . caséine-présure pure, celle 'par exemple' que nous pouvons obtenir du complexe: caséinate de calcium

+

phosphates de calcium, synthétique- ment préparé, il nous faut évidemment moins de soude pour faire virer la phénol-phtaléine, mais il nous en faut beaucoup plus que dans le c~s de la caséine acide pour dissoudre la caséine-présure, parce qu'avec celle-ci qui est un sel double, de calcium: paracaséinate

+

phosphates, ilfaut une masse assez considérable' de soude pour que la base alcaline se substitue à la chaux dans ce sel double et transforme paracaséinate et phosphates en sels sodiques correspondants.

SUR 'L'ACIDITÉ DES CASÉINES INDUSTRIELLES par M. BEAU,

Ingénieur agronome

La question du dosage pratique de l'acidité dan's les caséines indus- trielles comporte deux parties bien distinctes, l'une d'ordre purement.

industriel qui' consiste à déterminer-co ce qu'on doit entendre pia.Ique.